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Stillgelegt: «Barcode» entscheidet über Schicksal von Rezeptorprotein

Rezeptorproteine dienen der Zelle als «Augen und Ohren». Die grösste Rezeptor-Familie sind die sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Sie reagieren auf ein breites Spektrum an Signalen, von Licht über Hormone bis hin zu Düften. Forschende der Universität Basel beschreiben nun ein spezifisches Erkennungsmuster, das wie ein Barcode funktioniert und den Rezeptor stilllegt. Dadurch wird die Weiterleitung von Signalen in der Zelle gestoppt.

06. Juni 2023 | Katrin Bühler

Illustration eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors
Rezeptoren aus der Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren besitzen ein spezifisches Erkennungsmerkmal, welches über ihr Schicksal entscheidet. (Bild: Anna Golynski)

Duftstoffe, Licht, Hormone sowie eine Vielzahl weiterer Signale werden durch eine grosse Gruppe von Proteinen, den G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), erkannt. Sie befinden sich auf der Zelloberfläche und wandeln äussere Reize in eine physiologische Antwort um, beispielsweise Angst in Herzrasen oder eine Infektion in eine Entzündung. Diese Rezeptoren spielen bei vielen lebenswichtigen Prozessen eine zentrale Rolle und sind daher auch an der Entstehung verschiedenster Erkrankungen beteiligt, dazu gehören Depressionen, Krebs und Herz-Kreislauf-Krankheiten.

Beim Menschen sind über 800 GPCRs bekannt. Sie sind Angriffsorte für mehr als ein Drittel aller derzeit zugelassenen Arzneimittel, darunter wichtige und erfolgreiche Medikamente gegen eine Vielzahl von Krankheiten wie AIDS oder Bluthochdruck. Das stetig wachsende Verständnis der Funktionsweise dieser Rezeptoren beflügelt derzeit die Entwicklung völlig neuer therapeutischer Ansätze.

Weniger bekannt ist allerdings, wie aktive GPCRs wieder abgeschaltet werden, wenn das Signal nicht mehr gesendet werden soll. Gemeinsam mit Forschenden des «Indian Institute of Technology», hat das Team um Prof. Dr. Stephan Grzesiek am Biozentrum, Universität Basel, nun ein wichtiges Erkennungsmuster entdeckt, das bestimmt, ob der Rezeptor stillgelegt wird. Die Ergebnisse sind soeben in «Molecular Cell» erschienen.

«Barcode» als Erkennungszeichen für Rezeptor

Für unseren Körper ist es enorm wichtig, aktive Rezeptoren wieder abzuschalten und damit die Signalweiterleitung zu unterbrechen. So muss sich beispielsweise der Herzschlag, sobald eine Gefahr vorüber ist, wieder normalisieren. «Erstaunlicherweise sind nur zwei Proteine, bekannt als Arrestine, dafür zuständig, die vielen Hundert GPCRs abzuschalten und aus dem Verkehr zu ziehen», sagt Erstautorin Dr. Polina Isaikina. «Wir haben nun ein biochemisches Erkennungsmotiv, einen Cluster von geordneten Phosphatresten, entdeckt, das an sehr vielen der unterschiedlichsten GPCRs vorhanden ist. Dieses sorgt für die Rekrutierung von Arrestin an die Rezeptoren.» Das Motiv funktioniert wie ein Barcode und bestimmt, ob der Rezeptor abgebaut oder recycelt wird.


Originalpublikation

Polina Isaikina, Ivana Petrovic, Roman P. Jakob, Parishmita Sarma, Ashutosh Ranjan, Minakshi Baruah, Vineet Panwalkar, Timm Maier, Arun K. Shukla, Stephan Grzesiek.
A key GPCR phosphorylation motif discovered in arrestin2•CCR5 phosphopeptide complexes.
Molecular Cell (2023), doi: 10.1016/j.molcel.2023.05.002

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